Rada Evropské unie Brusel 2. prosince 206 (OR. en) 5755/6 ADD 3 PRŮVODNÍ POZNÁMKA Odesílatel: Příjemce: ENT 238 MI 809 ENV 82 DELACT 259 Jordi AYET PUIGARNAU, ředitel, za generálního tajemníka Evropské komise Jeppe TRANHOLM-MIKKELSEN, generální tajemník Rady Evropské unie Č. dok. Komise: C(206) 838 final ANNEX 7 Předmět: PŘÍLOHY nařízení Komise v přenesené pravomoci (EU).../..., kterým se doplňuje nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 206/628, pokud jde o technické a obecné požadavky na mezní hodnoty emisí a schválení typu spalovacích motorů v nesilničních mobilních strojích Delegace naleznou v příloze dokument C(206) 838 final ANNEX 7. Příloha: C(206) 838 final ANNEX 7 5755/6 ADD 3 mo DGG3A CS
EVROPSKÁ KOMISE V Bruselu dne 9.2.206 C(206) 838 final ANNEX 7 PŘÍLOHY nařízení Komise v přenesené pravomoci (EU).../..., kterým se doplňuje nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 206/628, pokud jde o technické a obecné požadavky na mezní hodnoty emisí a schválení typu spalovacích motorů v nesilničních mobilních strojích CS CS
PŘÍLOHA VII Metoda vyhodnocování údajů a výpočtů. Obecné požadavky Výpočet emisí se provádí buď podle oddílu 2 (výpočty na základě hmotnosti), nebo podle oddílu 3 (výpočty molárním přístupem). Kombinování obou metod není dovoleno. Není nutné provádět výpočty podle oddílu 2 i oddílu 3. Konkrétní požadavky na případné měření počtu částic (PN) jsou stanoveny v dodatku 5... Všeobecné značky Oddíl 2 Oddíl 3 Jednotka Veličina A m² plocha A t m² plocha průřezu hrdla Venturiho trubice b, D 0 a 0 t.b.d. 3 průsečík regresní přímky s osou y A/F st - stechiometrický poměr vzduchu a paliva C - koeficient C d C d - koeficient výtoku C f - koeficient toku c x ppm, % obj koncentrace / molární zlomek (µmol/mol = ppm) c d ppm, % obj koncentrace v suchém stavu c w ppm, % obj koncentrace na vlhkém základě c b ppm, % obj koncentrace pozadí D x dil - faktor ředění (2) D 0 m 3 /ot průsečík kalibrační křivky PDP d d m průměr d V m průměr hrdla Venturiho trubice e e g/kwh základ specifický pro brzdění e gas e gas g/kwh specifické emise plynných složek e PM e PM g/kwh specifické emise pevných částic E PF % účinnost konverze (PF = penetrační zlomek) CS 2 CS
Oddíl 2 Oddíl 3 Jednotka Veličina F s - stechiometrický faktor f Hz frekvence f c - faktor uhlíku γ - poměr specifických tepel H g/kg absolutní vlhkost K - korekční faktor K V ( ) 4 k f k h m 3 /kg paliva - K m s / kalibrační funkce CFV specifický faktor paliva korekční faktor vlhkosti pro NO x u vznětových motorů k Dr k Dr - korekční faktor regenerace dolů k r k r - multiplikativní faktor regenerace k Ur k Ur - korekční faktor regenerace nahoru k w,a - korekční faktor převodu ze suchého stavu na vlhký stav pro nasávaný vzduch k w,d - korekční faktor převodu ze suchého stavu na vlhký stav pro ředicí vzduch k w,e - korekční faktor převodu ze suchého stavu na vlhký stav pro zředěný výfukový plyn k w,r - korekční faktor převodu ze suchého stavu na vlhký stav pro surový výfukový plyn µ µ kg/(m s) dynamická viskozita M M g/mol molární hmotnost (3) M a M e v g/mol g/mol molární hmotnost nasávaného vzduchu molární hmotnost výfukového plynu M gas M gas g/mol molární hmotnost plynných složek m m kg hmotnost m a t.b.d. 3 sklon regresní přímky ν m²/s kinematická viskozita m d v kg hmotnost vzorku ředicího vzduchu prošlého filtry pro odběr vzorku pevných částic CS 3 CS
Oddíl 2 Oddíl 3 Jednotka Veličina m ed kg celková hmotnost zředěného výfukového plynu za cyklus m edf kg m ew kg mg m f,d mg m f hmotnost ekvivalentního zředěného výfukového plynu za zkušební cyklus celková hmotnost výfukového plynu za cyklus hmotnost odebraného vzorku pevných částic hmotnost vzorku pevných částic odebraného z ředicího vzduchu m gas m gas g hmotnost plynných emisí za zkušební cyklus m PM m PM g hmotnost emisí pevných částic za zkušební cyklus m se m sed m sep m ssd kg hmotnost vzorku výfukového plynu za zkušební cyklus kg hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího ředicím tunelem kg hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího odběrnými filtry pevných částic kg hmotnost sekundárního ředicího vzduchu N - celkový počet v sérii n mol množství látky n mol/s průchod množství látky n f n min - otáčky motoru n p r/s otáčky čerpadla PDP P P kw výkon p p kpa tlak p a kpa atmosférický tlak suchého vzduchu p b kpa celkový atmosférický tlak p d kpa tlak nasycených par ředicího vzduchu p p p abs kpa absolutní tlak p r p H2O kpa tlak vodní páry p s kpa atmosférický tlak suchého vzduchu E PF % penetrační zlomek q m m kg/s hmotnostní průchod CS 4 CS
Oddíl 2 Oddíl 3 Jednotka Veličina q mad m kg/s hmotnostní průtok nasávaného vzduchu v suchém stavu q maw q mce q mcf q mcp q mdew q mdw q medf q mew q mex q mf q mp kg/s hmotnostní průtok nasávaného vzduchu ve vlhkém stavu kg/s hmotnostní průtok uhlíku v surovém výfukovém plynu kg/s hmotnostní průtok uhlíku do motoru kg/s hmotnostní průtok uhlíku v systému s ředěním části toku kg/s hmotnostní průtok zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu kg/s hmotnostní průtok ředicího vzduchu ve vlhkém stavu kg/s hmotnostní průtok ekvivalentního zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu kg/s hmotnostní průtok výfukového plynu ve vlhkém stavu kg/s hmotnostní průtok vzorku odebraného z ředicího tunelu kg/s hmotnostní průtok paliva kg/s q V V m³/s objemový průtok q VCVS q Vs q Vt m³/s průtok vzorku výfukového plynu do systému s ředěním části toku objemový průtok CVS dm³/min systémový průtok systémem analyzátoru výfukového plynu cm³/min průtok sledovacího plynu ρ ρ kg/m³ hustota kg/m³ hustota výfukového plynu ρ e r - poměr tlaků r d DR - ředicí poměr 2 Ra µm průměrná drsnost povrchu RH % relativní vlhkost r D β m/m poměr průměrů (systém CVS) CS 5 CS
Oddíl 2 Oddíl 3 Jednotka Veličina r p - poměr tlaku SSV Re Re # - Reynoldsovo číslo S K Sutherlandova konstanta σ σ - směrodatná odchylka T T C teplota T Nm točivý moment motoru T a K absolutní teplota t t s čas t t s časový interval u - poměr mezi hustotami složky plynu a výfukového plynu V V m 3 objem q V V m 3 /s objemový průtok V 0 m 3 /r W W kwh práce objemový průtok PDP za otáčku W act W act kwh skutečná práce za zkušební cyklus WF WF - váhový faktor w w g/g hmotnostní zlomek X 0 y x mol/mol střední koncentrace vážená průtokem K s s/ot kalibrační funkce PDP y - generická proměnná y Z - aritmetický průměr faktor stlačitelnosti Viz dolní indexy; např.: m air pro hmotnostní průtok suchého vzduchu, m fuel pro hmotnostní průtok paliva atd. 2 Ředicí poměr r d v oddílu 2 a DR v oddílu 3: různé značky, ale stejné významy a stejné rovnice. Ředicí faktor D v oddílu 2 a x dil v oddílu 3: různé značky ale stejný fyzikální význam; rovnice (A.7-47) (7-24) ukazuje vztah mezi x dil a DR. 3 t.b.d. = teprve bude definováno. CS 6 CS
.2. Dolní indexy Oddíl 2 () Oddíl 3 Veličina act act skutečná veličina i i okamžité měření (např. Hz) jednotlivá veličina ze série ) V oddílu 2 určuje význam indexu přidružená veličina; například dolní index d může označovat suchý stav, např. c d = koncentrace v suchém stavu, ředicí vzduch, např. p d = tlak nasycených par ředicího vzduchu nebo k w,d = korekční faktor převodu ze suchého stavu na vlhký stav pro ředicí vzduch či ředicí poměr, např. r d..3. Značky a zkratky chemických složek (použité rovněž jako dolní indexy) Oddíl 2 Oddíl 3 Veličina Ar Ar argon C C uhlovodík ekvivalentní uhlíku CH 4 CH 4 methan C 2 H 6 C 2 H 6 ethan C 3 H 8 C 3 H 8 propan CO CO oxid uhelnatý CO 2 CO 2 oxid uhličitý H H 2 atomární vodík molekulární vodík HC HC uhlovodík H 2 O H 2 O voda He N N 2 helium atomární dusík molekulární dusík NO x NO x oxidy dusíku NO NO oxid dusnatý NO 2 NO 2 oxid dusičitý O atomární kyslík CS 7 CS
PM PM pevné částice S S síra.4. Značky a zkratky u složení paliva Oddíl 2 () Oddíl 3 (2) Veličina w C (4) w C (4) obsah uhlíku v palivu, hmotnostní zlomek [g/g] nebo [% hmot] w H w H obsah vodíku v palivu, hmotnostní zlomek [g/g] nebo [% hmot] w N w N obsah dusíku v palivu, hmotnostní zlomek [g/g] nebo [% hmot] w O w O obsah kyslíku v palivu, hmotnostní zlomek [g/g] nebo [% hmot] w S w S obsah síry v palivu, hmotnostní zlomek [g/g] nebo [% hmot] α α atomový poměr vodíku k uhlíku (H/C) ε β atomový poměr kyslíku k uhlíku (O/C) (3) γ γ atomový poměr síry k uhlíku (S/C) δ δ atomový poměr dusíku k uhlíku (N/C) ) Odkazuje na palivo s chemickým vzorcem CH α O ε N δ S γ 2) Odkazuje na palivo s chemickým vzorcem CH α O β S γ N δ 3) Pozor na různé významy značky β v obou oddílech pro výpočet emisí: v oddílu 2 značka označuje palivo s chemickým vzorcem CH α S γ N δ O ε (tj. vzorcem C β H α S γ N δ O ε, kde β =, tj. jeden atom uhlíku v molekule), zatímco v oddílu 3 označuje poměr kyslíku k uhlíku u paliva CH α O β S γ N δ. Pak tedy β z oddílu 3 odpovídá ε z oddílu 2. 4) Zlomek hmotnosti w se značkou chemické složky v dolním indexu. 2. Výpočet emisí na základě hmotnosti 2.. Surové plynné emise 2... Zkoušky NRSC s diskrétními režimy Průtok plynných emisí q mgas,i [g/h] pro každý režim i zkoušky v ustáleném stavu se vypočte vynásobením koncentrace plynných emisí jejím příslušným průtokem: q = k k u q c (7-) mgas, i h gas mew, i gas, i 3600 k = u c gasr,w,i v [ppm] a k = 0 000 u c gasr,w,i v [% obj] k h = korekční faktor pro NO x [ ], pro výpočet emisí NO x (viz bod 2..4) CS 8 CS
u gas = specifický faktor složky nebo poměr hustot plynné složky a výfukového plynu [ ] q mew,i = [kg/s] hmotnostní průtok výfukového plynu v režimu i ve vlhkém stavu c gas,i = koncentrace emisí v surovém výfukovém plynu v režimu i ve vlhkém stavu [ppm] nebo [% obj] 2..2. Zkušební cykly v neustáleném stavu (NRTC a LSI-NRTC) a zkoušky RMC Celková hmotnost plynných emisí za zkoušku m gas [g/zkouška] se vypočte vynásobením časově seřazených okamžitých koncentrací a průtoků výfukového plynu a integrováním za celý zkušební cyklus pomocí rovnice (7-2): N m = k k u ( qm i c i) (7-2) gas h gas ew, gas, f i= f = frekvence sběru dat [Hz] k h = korekční faktor pro NO x [ ], použitelný jen pro výpočet emisí NO x k = u c gasr,w,i v [ppm] a k = 0 000 u c gasr,w,i v [% obj] u gas = specifický faktor složky [ ] (viz bod 2..5) N = počet měření [ ] q mew,i = [kg/s] okamžitý hmotnostní průtok výfukového plynu ve vlhkém stavu c gas,i = okamžitá koncentrace emisí v surovém výfukovém plynu ve vlhkém stavu [ppm] nebo [% obj] 2..3. Konverze koncentrace v suchém stavu na koncentraci ve vlhkém stavu Pokud se emise měří v suchém stavu, změřená koncentrace v suchém stavu c d se převede na koncentraci ve vlhkém stavu c w pomocí rovnice (7-3): cw = kw cd (7-3) k w = faktor konverze koncentrace v suchém stavu na koncentraci ve vlhkém stavu [ ] CS 9 CS
c d = koncentrace emisí v suchém stavu [ppm] nebo [% obj] V případě úplného spalování se faktor konverze koncentrace v suchém stavu na koncentraci ve vlhkém stavu u surového výfukového plynu označuje jako k w,a [ ] a vypočte se pomocí rovnice (7-4): k w,a = q.2442 +.9 mf, i Ha wh q mad, i q + H + k mf, i 773.4.2442 a f 000 qm ad, i p p r b (7-4) H a = vlhkost nasávaného vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] q mf,i = okamžitý průtok paliva [kg/s] q mad,i = okamžitý průtok nasávaného vzduchu v suchém stavu [kg/s] p r = tlak vody za chladičem [kpa] p b = celkový barometrický tlak [kpa] w H = obsah vodíku v palivu [% hmot] k f = dodatečný spalovací objem [m 3 /kg paliva] přičemž: k = 0.055594 w + 0.008002 w + 0.0070046 w f H N O (7-5) w H = obsah vodíku v palivu [% hmot] w N = obsah dusíku v palivu [% hmot] w O = obsah kyslíku v palivu [% hmot] V rovnici (7-4) lze předpokládat poměr pr p b : CS 0 CS
p p r =.008 b (7-6) V případě neúplného spalování (bohaté směsi paliva a vzduchu) a rovněž při zkouškách emisí bez přímého měření průtoku vzduchu se upřednostňuje druhá metoda výpočtu k w,a : k w,a + α 0.005 CO2 + = pr p ( c c ) b CO k w (7-7) c CO2 = koncentrace CO 2 v surovém výfukovém plynu v suchém stavu [% obj] c CO = koncentrace CO v surovém výfukovém plynu v suchém stavu [ppm] p r = tlak vody za chladičem [kpa] p b = celkový barometrický tlak [kpa] = molární poměr uhlíku k vodíku [ ] k w = vlhkost nasávaného vzduchu [ ] k w.608 Ha = 000 +.608 H a (7-8) 2..4. Korekce NO x o vlhkost a teplotu Protože emise NO x jsou závislé na vlastnostech okolního vzduchu, musí se koncentrace NO x korigovat o okolní teplotu a vlhkost faktory k h,d nebo k h,g [ ] pomocí rovnic (7-9) a (7-0). Tyto faktory platí pro rozsah vlhkosti 0 25 g H 2 O/kg suchého vzduchu. a) u vznětových motorů k 5.698 H,000 a h, D = + 0.832 (7-9) b) u zážehových motorů CS CS
k h.g = 0,6272 + 44,030 0-3 H a 0,862 0-3 H a ² (7-0) H a = vlhkost nasávaného vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] 2..5. Specifický faktor složky u V bodech 2..5. a 2..5.2 jsou popsány dva výpočetní postupy. Postup podle bodu 2..5. je jednodušší, protože využívá tabulkové hodnoty u pro poměr mezi složkou a hustotou výfukového plynu. Postup podle bodu 2..5.2 se vyznačuje vyšší přesností u těch jakostí paliva, které se odchylují od specifikací v příloze VIII, vyžaduje však elementární analýzu složení paliva. 2..5.. Tabulkové hodnoty Použitím některých zjednodušení (předpoklad hodnoty a podmínek pro nasávaný vzduch podle tabulky 7.) na rovnice v bodě 2..5.2 vycházejí hodnoty u gas uvedené v tabulce 7.. Tabulka 7. Hodnoty u surového výfukového plynu a hustoty složek (pro koncentrace emisí vyjádřené v ppm) Plyn NO x CO HC CO 2 O 2 CH 4 Palivo ρ e ρ gas [kg/m 3 ] 2,053,250 a,9636,4277 0,76 u gas b Motorová nafta (plynový olej pro nesilniční použití) Ethanol pro dedikovan é vznětové motory ED95 Zemní plyn /,2943 0,00586 0,000966 0,000482 0,0057 0,0003 0,000553,2768 0,00609 0,000980 0,000780 0,00539 0,009 0,00056,266 0,0062 0,000987 0,000528 d 0,0055 0,0028 0,000565 CS 2 CS
biomethan c Propan,2805 0,00603 0,000976 0,00052 0,00533 0,005 0,000559 Butan,2832 0,00600 0,000974 0,000505 0,00530 0,003 0,000558 LPG e,28 0,00602 0,000976 0,00050 0,00533 0,005 0,000559 Benzin (E0) Ethanol (E85) a v závislosti na palivu.,293 0,00587 0,000966 0,000499 0,0058 0,0004 0,000553,2797 0,00604 0,000977 0,000730 0,00534 0,006 0,000559 b Při λ = 2, suchý vzduch, 273 K, 0,3 kpa. c u s přesností v rozmezí 0,2 % pro hmotnostní složení: C = 66 76 %; H = 22 25 %; N = 0 2 %. d NMHC na základě CH 2,2,93 (pro celkové HC se použije koeficient u gas CH 4 ). e u s přesností v rozmezí 0,2 % pro hmotnostní složení: C3 = 70 90 %; C4 = 0 30 %. CS 3 CS
2..5.2. Vypočtené hodnoty Specifický faktor složky u gas,i lze vypočítat pomocí poměru hustoty složky a výfukového plynu, případně pomocí odpovídajícího poměru molárních hmotností [rovnice (7-) nebo (7-2)]: gas, i gas e, ( i ) u = M / M 000 (7-) nebo gas, i gas e, ( i ) u = ρ / ρ 000 (7-2) M = M gas = molární hmotnost složky plynu [g/mol] M e,i = okamžitá molární hmotnost surového výfukového plynu ve vlhkém stavu [g/mol] = hustota složky plynu [kg/m 3 ] = okamžitá hustota surového výfukového plynu ve vlhkém stavu [kg/m 3 ] Molární hmotnost výfukového plynu M e,i se odvodí pro obecné složení paliva za předpokladu úplného spalování a vypočte se pomocí rovnice (7-3): qm f, i + q α ε δ 0 + + + 4 2 2 2.00794 + 5.9994 M + maw, i e, i 3 Ha q q mf, i a 3 maw, i 2.00+.00794 α + 5.9994 ε + 4.0067 δ + 32.0065 γ + Ha 0 (7-3) q mf,i = okamžitý hmotnostní průtok paliva ve vlhkém stavu [kg/s] q maw,i = [kg/s] okamžitý hmotnostní průtok nasávaného vzduchu ve vlhkém stavu CS 4 CS
= molární poměr vodíku k uhlíku [ ] = molární poměr dusíku k uhlíku [ ] = molární poměr kyslíku k uhlíku [ ] = atomový poměr síry k uhlíku [ ] H a = vlhkost nasávaného vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] M a = molekulární hmotnost nasávaného vzduchu = 28,965 g/mol Okamžitá hustota surového výfukového plynu ρ e,i [kg/m 3 ] se vypočte pomocí rovnice (7-4): ρ e, i ( m i m i) ( m i m i) 000+ Ha + 000 q f, q ad, = 773.4 +.2434 H + k 000 q q a f f, ad, q mf,i = okamžitý hmotnostní průtok paliva [kg/s] (7-4) q mad,i = okamžitý hmotnostní průtok nasávaného vzduchu v suchém stavu [kg/s] H a = vlhkost nasávaného vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] k f = dodatečný spalovací objem [m 3 /kg paliva] [viz rovnice (7-5)] 2..6. Hmotnostní průtok výfukového plynu 2..6.. Metoda měření průtoku vzduchu a paliva Tato metoda obnáší měření průtoku vzduchu a paliva vhodnými průtokoměry. Okamžitý průtok výfukového plynu q mew,i [kg/s] se vypočte pomocí rovnice (7-5): q = q + q mew, i maw, i mf, i (7-5) q maw,i = okamžitý hmotnostní průtok nasávaného vzduchu [kg/s] q mf,i = okamžitý hmotnostní průtok paliva [kg/s] 2..6.2. Metoda měření pomocí sledovacího plynu CS 5 CS
Tato metoda obnáší měření koncentrace sledovacího plynu ve výfukovém plynu. Okamžitý průtok výfukového plynu q mew,i [kg/s] se vypočte pomocí rovnice (7-6): q = 0 mew, i 6 q Vt ρ e ( cmix, i cb ) (7-6) q Vt = průtok sledovacího plynu [m³/s] c mix,i = okamžitá koncentrace sledovacího plynu po smíchání [ppm] ρ e = hustota surového výfukového plynu [kg/m³] c b = koncentrace pozadí sledovacího plynu v nasávaném vzduchu [ppm] Koncentraci pozadí sledovacího plynu c b lze určit zprůměrováním koncentrace pozadí naměřené bezprostředně před zkouškou a po ní. Je-li koncentrace pozadí menší než % koncentrace sledovacího plynu po smíchání c mix,i při maximálním průtoku výfukového plynu, lze koncentraci pozadí nebrat v úvahu. 2..6.3. Metoda měření průtoku vzduchu a poměru vzduchu k palivu Tato metoda obnáší výpočet hmotnostního průtoku výfukového plynu z průtoku vzduchu a z poměru vzduchu k palivu. Okamžitý hmotnostní průtok výfukového plynu q mew,i [kg/s] se vypočte pomocí rovnice (7-7): q = q + A/F λ mew, i maw, i st i (7-7) přičemž: A/ F st α ε 38.0 + + γ 4 2 = 2.0+.00794 α+ 5.9994 ε+ 4.0067 δ+ 32.065 γ (7-8) 2 c 0 c 00 0 + + 0 + 3.5 c CO2d λi = α ε 4 4 4.764 + + γ ( cco2d + ccod 0 + chcw 0 ) 4 2 4 COd 4 COd 0 4 α 3.5 cco2d ε δ 4 chcw c 4 CO2d c COd 2 4 ccod 0 2 2 ( ) (7-9) CS 6 CS
q maw,i = hmotnostní průtok nasávaného vzduchu ve vlhkém stavu [kg/s] A/F st = stechiometrický poměr vzduchu a paliva [ ] λ i = okamžitý poměr přebytkového vzduchu [ ] c COd = koncentrace CO v surovém výfukovém plynu v suchém stavu [ppm] c CO2d = koncentrace CO 2 v surovém výfukovém plynu v suchém stavu [%] c HCw = koncentrace HC v surovém výfukovém plynu ve vlhkém stavu [ppm C] = molární poměr vodíku k uhlíku [ ] = molární poměr dusíku k uhlíku [ ] = molární poměr kyslíku k uhlíku [ ] = atomový poměr síry k uhlíku [ ] 2..6.4. Metoda bilance uhlíku, jednokrokový postup Pro výpočet hmotnostního průtoku výfukového plynu ve vlhkém stavu q mew,i [kg/s] lze použít následující jednokrokový vzorec podle rovnice (7-20): q.4 w H = q + + mew, i mf, i 2 C a (.0828 wc + kfd fc ) f c 000 (7-20) přičemž faktor uhlíku f c [ ] je dán vztahem: ccod chcw fc = 0.544 ( cco2d cco2d,a ) + + 8522 7355 (7-2) q mf,i = okamžitý hmotnostní průtok paliva [kg/s] w C = obsah uhlíku v palivu [% hmot] H a = vlhkost nasávaného vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] k fd = dodatečný spalovací objem v suchém stavu [m 3 /kg paliva] CS 7 CS
c CO2d = koncentrace CO 2 v surovém výfukovém plynu v suchém stavu [%] c CO2d,a = koncentrace CO 2 v okolním vzduchu v suchém stavu [%] c COd = koncentrace CO v suchém stavu v surovém výfukovém plynu [ppm] c HCw = koncentrace HC v surovém výfukovém plynu ve vlhkém stavu [ppm] a faktor k fd [m 3 /kg paliva], který se vypočte pomocí rovnice (7-22) v suchém stavu odečtením vody vzniklé spalováním od k f : k = k 0.8 w fd f H (7-22) k f = specifický faktor paliva z rovnice (7-5) [m 3 /kg paliva] w H = obsah vodíku v palivu [% hmot] 2.2. Zředěné plynné emise 2.2.. Hmotnost plynných emisí Hmotnostní průtok výfukového plynu se měří systémem odběru vzorků s konstantním objemem (CVS), který může používat objemové dávkovací čerpadlo (PDP), Venturiho trubici s kritickým průtokem (CFV) nebo Venturiho trubici s podzvukovým prouděním (SSV). U systémů s konstantním hmotnostním průtokem (tj. s výměníkem tepla) se hmotnost znečišťujících látek m gas [g/zkouška] určí pomocí rovnice (7-23): mgas = kh k ugas cgas med (7-23) u gas je poměr mezi hustotou složky výfukového plynu a hustotou vzduchu podle tabulky 7.2 nebo vypočtený pomocí rovnice (7-34) [ ] c gas = střední koncentrace složky korigovaná o pozadí ve vlhkém stavu [ppm] nebo [% obj] k h = korekční faktor pro NO x [ ], použitelný jen pro výpočet emisí NO x k = u c gasr,w,i v [ppm], k = 0 000 u c gasr,w,i v [% obj] CS 8 CS
m ed = celková hmotnost zředěného výfukového plynu za cyklus [kg/zkouška] U systémů s kompenzací průtoku (bez výměníku tepla) se hmotnost znečišťujících látek m gas [g/zkouška] určí výpočtem okamžitých hmotnostních emisí, integrací a korekcí o pozadí pomocí rovnice (7-24): N mgas = kh k ( med i ce ugas ) med cd ugas (7-24), i= D c e = koncentrace emisí ve zředěném výfukovém plynu ve vlhkém stavu [ppm] nebo [% obj] c d = koncentrace emisí v ředicím vzduchu ve vlhkém stavu [ppm] nebo [% obj] m ed,i = hmotnost zředěného výfukového plynu za časový interval i [kg] m ed = celková hmotnost zředěného výfukového plynu za cyklus [kg] u gas = tabulková hodnota z tabulky 7.2 [ ] D = faktor ředění [viz rovnice (7-28) v bodě 2.2.2.2] [ ] k h = korekční faktor pro NO x [ ], použitelný jen pro výpočet emisí NO x k = u c v [ppm], k = 0 000 u c v [% obj] Koncentrace c gas, c e a c d mohou být buď naměřené hodnoty v odebraném dávkovaném vzorku (do jímacího vaku, avšak nelze použít u NO x a HC) nebo hodnoty zprůměrované integrací z kontinuálních měření. Rovněž hodnotu m ed,i je nutné zprůměrovat integrací za zkušební cyklus. Následujícími rovnicemi se provádí výpočet potřebných veličin (c e, u gas a m ed ). 2.2.2. Konverze koncentrace v suchém stavu na koncentraci ve vlhkém stavu Všechny koncentrace uvedené v bodě 2.2. naměřené za sucha se převedou na koncentrace ve vlhkém stavu pomocí rovnice (7-3). 2.2.2.. Zředěný výfukový plyn Koncentrace v suchém stavu se převedou na koncentrace ve vlhkém stavu pomocí jedné z následujících dvou rovnic [(7-25) nebo (7-26)] použitých na rovnici: CS 9 CS
k w,e nebo α cco2w = kw2.008 200 (7-25) k w,e ( k ) w2 = α c CO2d + 200.008 = molární poměr vodíku k uhlíku v palivu [ ] (7-26) c CO2w = c CO2d = koncentrace CO 2 ve zředěném výfukovém plynu ve vlhkém stavu [% obj] koncentrace CO 2 ve zředěném výfukovém plynu v suchém stavu [% obj] Korekční faktor konverze ze suchého na vlhký stav k w2 zohledňuje obsah vody v nasávaném vzduchu i v ředicím vzduchu a vypočte se pomocí rovnice (7-27): k w2.608 Hd + Ha D D = 000 +.608 Hd + Ha D D (7-27) 2.2.2.2. Faktor ředění H a = vlhkost nasávaného vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] H d = vlhkost ředicího vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] D = faktor ředění [viz rovnice (7-28) v bodě 2.2.2.2] [ ] Faktor ředění D [ ] (nutný pro korekci o pozadí a výpočet k w2 ) se vypočte pomocí rovnice (7-28): = S D c 4 CO2,e c HC,e c + + CO,e 0 F ( ) (7-28) CS 20 CS
F S = stechiometrický faktor [ ] c CO2,e = koncentrace CO 2 ve zředěném výfukovém plynu ve vlhkém stavu [% obj] c HC,e = koncentrace HC ve zředěném výfukovém plynu ve vlhkém stavu [ppm C] c CO,e = koncentrace CO ve zředěném výfukovém plynu ve vlhkém stavu [ppm] Stechiometrický faktor se vypočte pomocí rovnice (7-29): FS =00 α α + + 3.76 + 2 4 (7-29) = molární poměr vodíku k uhlíku v palivu [ ] Pokud není známo složení paliva, mohou se použít tyto stechiometrické faktory: F S (nafta) = 3,4 F S (LPG) =,6 F S (NG) = 9,5 F S (E0) = 3,3 F S (E85) =,5 Pokud se průtok výfukového plynu měří přímo, lze faktor ředění D [ ] vypočítat pomocí rovnice (7-30): D q CVS = V q Vew (7-30) q VCVS je objemový průtok zředěného výfukového plynu [m 3 /s] q Vew = objemový průtok surového výfukového plynu [m 3 /s] 2.2.2.3. Ředicí vzduch CS 2 CS
k w,d ( k ) =.008 w3 (7-3) přičemž k w3.608 Hd = 000 +.608 H d H d = vlhkost ředicího vzduchu [g H 2 O/kg suchého vzduchu] (7-32) 2.2.2.4. Určení koncentrace korigované o pozadí K určení netto koncentrací znečišťujících látek se průměrné koncentrace pozadí plynných znečišťujících látek v ředicím vzduchu odečtou od měřených koncentrací. Průměrné hodnoty koncentrací pozadí se určí metodou jímání vzorků do vaků nebo kontinuálním měřením s integrací. Použije se rovnice (7-33): cgas = cgas,e cd - D (7-33) c gas = netto koncentrace plynné znečišťující látky [ppm] nebo [% obj] c gas,e = koncentrace emisí ve zředěném výfukovém plynu ve vlhkém stavu [ppm] nebo [% obj] c d = koncentrace emisí v ředicím vzduchu ve vlhkém stavu [ppm] nebo [% obj] D = faktor ředění [viz rovnice (7-28) v bodě 2.2.2.2] [ ] 2.2.3. Specifický faktor složky u Specifický faktor složky u gas zředěného plynu lze buď vypočítat pomocí rovnice (7-34) nebo vyčíst z tabulky 7.2; v tabulce 7.2 se předpokládá, že hustota zředěného výfukového plynu je rovna hustotě vzduchu. Mgas Mgas u = 000 = M d,w Mda,w + Mr,w 000 D D (7-34) M gas = molární hmotnost složky plynu [g/mol] CS 22 CS
M d,w = molární hmotnost zředěného výfukového plynu [g/mol] M da,w = molární hmotnost ředicího vzduchu [g/mol] M r,w = molární hmotnost surového výfukového plynu [g/mol] D = faktor ředění [viz rovnice (7-28) v bodě 2.2.2.2] [ ] Tabulka 7.2: Hodnoty u zředěného výfukového plynu (pro koncentrace emisí vyjádřené v ppm) a hustoty složek Plyn NO x CO HC CO 2 O 2 CH 4 Palivo ρ e ρ gas [kg/m 3 ] 2,053,250 a,9636,4277 0,76 u gas b Motorová nafta (plynový olej pro nesilniční použití) Ethanol pro dedikovan é vznětové motory (ED95) Zemní plyn / biomethan c,2943 0,00586 0,000966 0,000482 0,0057 0,0003 0,000553,2768 0,00609 0,000980 0,000780 0,00539 0,009 0,00056,266 0,0062 0,000987 0,000528 d 0,0055 0,0028 0,000565 Propan,2805 0,00603 0,000976 0,00052 0,00533 0,005 0,000559 Butan,2832 0,00600 0,000974 0,000505 0,00530 0,003 0,000558 LPG e,28 0,00602 0,000976 0,00050 0,00533 0,005 0,000559 Benzin (E0),293 0,00587 0,000966 0,000499 0,0058 0,0004 0,000553 Ethanol (E85),2797 0,00604 0,000977 0,000730 0,00534 0,006 0,000559 a v závislosti na palivu b Při λ = 2, suchý vzduch, 273 K, 0,3 kpa. c u s přesností v rozmezí 0,2 % pro hmotnostní složení: C = 66 76 %; H = 22 25 %; N = 0 2 % CS 23 CS
d NMHC na základě CH 2,2,93 (pro celkové HC se použije koeficient u gas CH 4 ) e u s přesností v rozmezí 0,2 % pro hmotnostní složení: C3 = 70 90 %; C4 = 0 30 % 2.2.4. Výpočet hmotnostního průtoku výfukového plynu 2.2.4.. Systém PDP-CVS Hmotnost zředěného výfukového plynu m ed [kg/zkouška] za cyklus se vypočte pomocí rovnice (7-35), pokud se v průběhu cyklu teplota zředěného výfukového plynu udržuje pomocí výměníku tepla v rozmezí ±6 K: pp 273.5 med =.293 V0 np (7-35) 0.325 T V 0 = objem plynu načerpaného za otáčku při podmínkách zkoušky [m³/ot] n P = celkový počet otáček čerpadla za zkoušku [ot/zkouška] p p = absolutní tlak na vstupu do čerpadla [kpa] T = průměrná teplota zředěného výfukového plynu u vstupu čerpadla [K],293 kg/m 3 = hustota vzduchu při 273,5 K a 0,325 kpa Pokud je použit systém s kompenzací průtoku (tj. bez výměníku tepla), vypočte se hmotnost zředěného výfukového plynu m ed,i [kg] za časový interval pomocí rovnice (7-36): pp 273.5 med, i =.293 V0 np, i (7-36) 0.325 T V 0 = objem plynu načerpaného za otáčku při podmínkách zkoušky [m³/ot] p p = absolutní tlak na vstupu do čerpadla [kpa] n P,i = celkový počet otáček čerpadla za časový interval i CS 24 CS
2.2.4.2. Systém CFV-CVS T = průměrná teplota zředěného výfukového plynu u vstupu čerpadla [K],293 kg/m 3 = hustota vzduchu při 273,5 K a 0,325 kpa Hmotnostní průtok za cyklus m ed [g/zkouška] se vypočte pomocí rovnice (7-37), pokud se v průběhu cyklu teplota zředěného výfukového plynu udržuje pomocí výměníku tepla v rozmezí ± K: m.293 t K pp = (7-37) T V ed 0.5 t = čas cyklu [s] K V = kalibrační koeficient Venturiho trubice s kritickým prouděním za standardních podmínek 4 ( K m s ) /kg p p = absolutní tlak na vstupu Venturiho trubice [kpa] T = absolutní teplota na vstupu Venturiho trubice [K],293 kg/m 3 = hustota vzduchu při 273,5 K a 0,325 kpa Pokud je použit systém s kompenzací průtoku (tj. bez výměníku tepla), vypočte se hmotnost zředěného výfukového plynu m ed,i [kg] za časový interval pomocí rovnice (7-38): m.293 t KV pp = (7-38) T i ed, i 0.5 t i = časový interval zkoušky [s] K V = kalibrační koeficient Venturiho trubice s kritickým prouděním za standardních podmínek 4 ( K m s ) /kg p p = absolutní tlak na vstupu Venturiho trubice [kpa] T = absolutní teplota na vstupu Venturiho trubice [K],293 kg/m 3 = hustota vzduchu při 273,5 K a 0, 325 kpa CS 25 CS
2.2.4.3. Systém SSV-CVS Hmotnost zředěného výfukového plynu za cyklus m ed [g/zkouška] se vypočte pomocí rovnice (7-39), pokud se v průběhu cyklu teplota zředěného výfukového plynu udržuje pomocí výměníku tepla v rozmezí ± K: m =.293 q V t (7-39) ed přičemž SSV,293 kg/m 3 = hustota vzduchu při 273,5 K a 0, 325 kpa = čas cyklu [s] q VSSV = průtok vzduchu za standardních podmínek (0,325 kpa, 273,5 K) [m 3 /s] A 0 2.4286.743 qv SSV = dv Cp d p ( rp rp ) 4.4286 60 T rd r p (7-40) A 0 = soubor konstant a převodů jednotek = 0,0056940 3 2 m K 2 min kpa mm d V = průměr hrdla SSV [mm] C d = koeficient výtoku SSV [ ] p p = absolutní tlak na vstupu Venturiho trubice [kpa] T in = teplota na vstupu Venturiho trubice [K] r p = poměr hrdla SSV k absolutnímu statickému tlaku na vstupu, p [ ] pa r D = poměr průměru hrdla SSV k vnitřnímu průměru vstupní trubky d D [ ] CS 26 CS
Pokud je použit systém s kompenzací průtoku (tj. bez výměníku tepla), vypočte se hmotnost zředěného výfukového plynu m ed,i [kg] za časový interval pomocí rovnice (7-4): m =.293 q t (7-4) ed, i VSSV i,293 kg/m 3 = hustota vzduchu při 273,5 K a 0,325 kpa t i = časový interval [s] q VSSV = objemový průtok surového výfukového plynu [m 3 /s] 2.3. Výpočet emisí pevných částic 2.3.. Zkušební cykly v neustáleném stavu (NRTC a LSI-NRTC) a RMC Hmotnost pevných částic se vypočte po korekci hmotnosti vzorku částic o vztlak podle bodu 8..2.2.5. 2.3... Systém s ředěním části toku 2.3... Výpočet založený na poměru vzorku Emise pevných částic za cyklus m PM [g] se vypočtou pomocí rovnice (7-42): m PM mf = rs 000 (7-42) přičemž: m f = hmotnost vzorku pevných částic odebraného za cyklus [mg] r s = průměrný podíl vzorku za zkušební cyklus [ ] r s m m = se sep (7-43) ew m m sed m se = hmotnost vzorku surového výfukového plynu za cyklus [kg] m ew = celková hmotnost surového výfukového plynu za cyklus [kg] CS 27 CS
m sep = hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího odběrnými filtry pevných částic [kg] m sed = hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího ředicím tunelem [kg] U systému s odběrem celého vzorku jsou hodnoty m sep a m sed stejné. 2.3...2 Výpočet založený na ředicím poměru Emise pevných částic za cyklus m PM [g] se vypočtou pomocí rovnice (7-44): m PM m m msep 000 f edf = (7-44) m f = hmotnost vzorku pevných částic odebraného za cyklus [mg] m sep = hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího odběrnými filtry pevných částic [kg] m edf = hmotnost ekvivalentního zředěného výfukového plynu za cyklus [kg] Celková hmotnost ekvivalentního zředěného výfukového plynu za cyklus m edf [kg] se určí pomocí rovnice (7-45): m edf N = q (7-45) f i= medf, i přičemž: q = q r (7-46) medf, i mew, i d, i r d, i = q q mdew, i q mdew, i mdw, i (7-47) q medf,i = plynu [kg/s] okamžitý ekvivalentní hmotnostní průtok zředěného výfukového CS 28 CS
q mew,i = [kg/s] okamžitý hmotnostní průtok výfukového plynu ve vlhkém stavu r d,i = okamžitý ředicí poměr [ ] q mdew,i = [kg/s] q mdw,i = okamžitý hmotnostní průtok výfukového plynu ve vlhkém stavu okamžitý hmotnostní průtok ředicího vzduchu [kg/s] f = frekvence sběru dat [Hz] N = počet měření [ ] 2.3..2. Systém s ředěním plného toku Hmotnostní emise se vypočtou pomocí rovnice (7-48): m PM m m msep 000 f ed = (7-48) m f je hmotnost pevných částic odebraných za cyklus [mg] m sep je hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího odběrnými filtry pevných částic [kg] m ed je hmotnost zředěného výfukového plynu za cyklus [kg] přičemž msep = mset mssd (7-49) 2.3..2. Korekce o pozadí m set = hmotnost dvakrát zředěného výfukového plynu procházejícího filtrem pevných částic [kg] m ssd = hmotnost sekundárního ředicího vzduchu [kg] Hmotnost pevných částic m PM,c [g] může být korigována o pozadí pomocí rovnice (7-50): CS 29 CS
m PM,c m m msep msd D f b = med 000 (7-50) m f = hmotnost vzorku pevných částic odebraného za cyklus [mg] m sep = hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího odběrnými filtry pevných částic [kg] m sd = hmotnost ředicího vzduchu odebraného systémem odběru vzorků pevných částic pozadí [kg] m b = hmotnost odebraných pevných částic pozadí ředicího vzduchu [mg] m ed = hmotnost zředěného výfukového plynu za cyklus [kg] D = faktor ředění [viz rovnice (7-28) v bodě 2.2.2.2] [ ] 2.3.2. Výpočet u NRSC s diskrétními režimy 2.3.2.. Ředicí systém Všechny výpočty se zakládají na průměrných hodnotách jednotlivých režimů i během doby odběru vzorku. a) u systémů s ředěním části toku se ekvivalentní hmotnostní průtok zředěného výfukového plynu určí pomocí rovnice (7-5) a systému s průtokoměrem podle obrázku 9.2: q = q r medf mew d (7-5) r d = q qm dew q mdew mdw (7-52) q medf = ekvivalentní hmotnostní průtok zředěného výfukového plynu [kg/s] q mew = hmotnostní průtok výfukového plynu ve vlhkém stavu [kg/s] r d = ředicí poměr [ ] CS 30 CS
q mdew = [kg/s] hmotnostní průtok zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu q mdw = hmotnostní průtok ředicího vzduchu [kg/s] b) u systémů s ředěním plného toku se jako q medf použije q mdew. 2.3.2.2. Výpočet hmotnostního průtoku pevných částic Průtok emisí pevných částic za cyklus q mpm [g/h] se vypočte pomocí rovnic (7-53), (7-56), (7-57) nebo (7-58): a) metoda s jedním filtrem q m f mpm = qm edf msep 3600 000 (7-53) N qmedf = qmedfi WFi (7-54) i= m sep N = m i= sepi q mpm = hmotnostní průtok pevných částic [g/h] (7-55) m f = hmotnost vzorku pevných částic odebraného za cyklus [mg] q medf = průměrný hmotnostní průtok ekvivalentního zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu [kg/s] q medfi = hmotnostní průtok ekvivalentního zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu v režimu i [kg/s] WF i = váhový faktor pro režim i [ ] m sep = hmotnost zředěného výfukového plynu procházejícího odběrnými filtry pevných částic [kg] m sepi = hmotnost vzorku zředěného výfukového plynu prošlého filtrem pro odběr vzorku pevných částic v režimu i [kg] CS 3 CS
N = počet měření [ ] b) metoda s více filtry q m 3600 = q 000 fi mpmi medfi msepi (7-56) q mpmi = hmotnostní průtok pevných částic v režimu i [g/h] m fi = hmotnost vzorku pevných částic odebraného v režimu i [mg] q medfi = hmotnostní průtok ekvivalentního zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu v režimu i [kg/s] m sepi = hmotnost vzorku zředěného výfukového plynu prošlého filtrem pro odběr vzorku pevných částic v režimu i [kg] Hmotnost pevných částic za zkušební cyklus se určí sumací průměrných hodnot pro jednotlivé režimy i během doby odběru vzorků. Hmotnostní průtok pevných částic q mpm [g/h] nebo q mpmi [g/h] může být korigován o pozadí takto: c) metoda s jedním filtrem N m m f f,d 3600 qm PM = WFi qm edf msep md i= Di 000 (7-57) q mpm = hmotnostní průtok pevných částic [g/h] m f = hmotnost odebraného vzorku pevných částic [mg] m sep = hmotnost vzorku zředěného výfukového plynu prošlého filtrem pro odběr vzorku pevných částic [kg] m f,d = hmotnost vzorku pevných částic odebraného z ředicího vzduchu [mg] m d = hmotnost vzorku ředicího vzduchu prošlého filtrem pro odběr vzorku pevných částic [kg] CS 32 CS
D i = faktor ředění v režimu i [viz rovnice (7-28) v bodě 2.2.2.2] [ ] WF i = váhový faktor pro režim i [ ] q medf = průměrný hmotnostní průtok ekvivalentního zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu [kg/s] d) metoda s více filtry q m m 3600 = q 000 fi f,d mpmi medfi msep i md D (7-58) q mpmi = hmotnostní průtok pevných částic v režimu i [g/h] m fi = hmotnost vzorku pevných částic odebraného v režimu i [mg] m sepi = hmotnost vzorku zředěného výfukového plynu prošlého filtrem pro odběr vzorku pevných částic v režimu i [kg] m f,d = hmotnost vzorku pevných částic odebraného z ředicího vzduchu [mg] m d = hmotnost vzorku ředicího vzduchu prošlého filtry pro odběr vzorku pevných částic [kg] D = faktor ředění [viz rovnice (7-28) v bodě 2.2.2.2] [ ] q medfi = hmotnostní průtok ekvivalentního zředěného výfukového plynu ve vlhkém stavu v režimu i [kg/s] Pokud se provádí více než jedno měření, mf,d m d se nahradí mf,d m d. 2.4. Práce za cyklus a specifické emise 2.4.. Plynné emise 2.4... Zkušební cykly v neustáleném stavu (NRTC a LSI-NRTC) a RMC Odkazuje se na body 2. (surový výfukový plyn) a 2.2 (zředěný výfukový plyn). Výsledné hodnoty výkonu P [kw] se integrují za zkušební interval. Celková práce W act [kwh] se vypočte pomocí rovnice (7-59): CS 33 CS
N N 2 π W = P t = n T i i ( i i) (7-59) act 3 i= f 3600 0 60 i= P i = okamžitý výkon motoru [kw] n i = okamžité otáčky motoru [ot/min] T i = okamžitý točivý moment motoru [Nm] W act = skutečná práce za cyklus [kwh] f = frekvence sběru dat [Hz] N = počet měření [ ] Pokud byla pomocná zařízení namontována v souladu s dodatkem 2 přílohy VI, neprovádí se u rovnice (7-59) korekce o okamžitý točivý moment motoru. Pokud podle bodů 6.3.2 nebo 6.3.3 přílohy VI tohoto nařízení nejsou instalována nezbytná pomocná zařízení, která měla být pro účely zkoušky instalována, nebo jsou instalována zařízení, která měla být pro účel zkoušky odinstalována, hodnota T i v rovnici (7-59) se koriguje pomocí rovnice (7-60): T i = T i,meas + T i,aux (7-60) T i,meas = naměřená hodnota okamžitého točivého momentu motoru T i,aux = odpovídající hodnota točivého momentu nutného k pohonu pomocných zařízení zjištěná podle bodu 7.7.2.3.2 přílohy VI tohoto nařízení Specifické emise e gas [g/kwh] se vypočtou podle jednoho z následujících vztahů v závislosti na typu zkušebního cyklu. e gas mgas = (7-6) W act m gas = celková hmotnost emisí [g/zkouška] W act = práce za cyklus [kwh] CS 34 CS
U NRTC je pro plynné emise jiné než CO 2 konečným výsledkem zkoušky e gas [g/kwh] vážený průměr zkoušky se studeným startem a zkoušky s teplým startem vypočtený pomocí rovnice (7-62): e gas = ( 0. m ) + ( 0.9 m ) cold hot ( 0. Wact,cold ) + ( 0.9 Wact,hot ) m cold jsou hmotnostní emise plynu za NRTC se startem za studena [g] W act, cold je skutečná práce za NRTC se startem za studena [kwh] m hot jsou hmotnostní emise plynu za NRTC se startem za tepla [g] W act, hot je skutečná práce za NRTC se startem za tepla [kwh] (7-62) U NRTC se pro CO 2 konečný výsledek zkoušky e gas [g/kwh] vypočte ze zkoušky NRTC se startem za tepla pomocí rovnice (7-63): e CO2,hot = m CO2,hot W act,hot (7-63) m CO2, hot jsou hmotnostní emise CO 2 za NRTC se startem za tepla [g] W act, hot je skutečná práce za NRTC se startem za tepla [kwh] 2.4..2. NRSC s diskrétními režimy Specifické emise e gas [g/kwh] se vypočtou pomocí rovnice (7-64): e gas = N mode ( qm gasi WFi) i= N mode i=. ( P WF ) i i (7-64) q mgas,i = střední hmotnostní průtok emisí v režimu i [g/h] P i = výkon motoru v režimu i [kw], přičemž Pi = Pmax i + Paux i (viz 6.3 a 7.7..3) WF i = váhový faktor pro režim i [ ] CS 35 CS
2.4.2. Emise pevných částic 2.4.2.. Zkušební cykly v neustáleném stavu (NRTC a LSI-NRTC) a RMC Specifické emise pevných částic se vypočtou pomocí rovnice (7-6), kde se hodnoty e gas [g/kwh] a m gas [g/zkouška] nahradí hodnotami e PM [g/kwh] a m PM [g/zkouška]: e PM m W PM = (7-65) act m PM = celková hmotnost emisí pevných částic vypočtená podle bodu 2.3.. nebo 2.3..2 [g/zkouška] W act = práce za cyklus [kwh] Emise v neustáleném kompozitním cyklu (tj. NRTC se startem za studena a NRTC se startem za tepla) se vypočtou podle bodu 2.4... 2.4.2.2. NRSC s diskrétními režimy Specifické emise pevných částic e PM [g/kwh] se vypočtou pomocí rovnice (7-66) nebo (7-67): a) metoda s jedním filtrem e PM = N i = q mpm ( P WF ) i i (7-66) P i = výkon motoru v režimu i [kw], přičemž Pi = Pmax i + Paux i (viz body 6.3 a 7.7..3 přílohy VI) WF i = váhový faktor pro režim i [ ] q mpm = hmotnostní průtok pevných částic [g/h] b) metoda s více filtry CS 36 CS
e PM = N i= N ( q WF ) i = mpmi i ( P WF ) i i (7-67) P i = výkon motoru v režimu i [kw], přičemž Pi = Pmax i + Paux i (viz body 6.3 a 7.7..3) WF i = váhový faktor pro režim i [ ] q mpmi = hmotnostní průtok pevných částic v režimu i [g/h] U metody s jedním filtrem se efektivní váhový faktor WF ei pro každý režim vypočte pomocí rovnice (7-68): WF ei m = m sepi sep q q medf medfi (7-68) m sepi = hmotnost vzorku zředěného výfukového plynu prošlého filtrem pro odběr vzorku pevných částic v režimu i [kg] q medf = průměrný ekvivalentní hmotnostní průtok zředěného výfukového plynu [kg/s] q medfi = ekvivalentní hmotnostní průtok zředěného výfukového plynu v režimu i [kg/s] m sep = hmotnost vzorku zředěného výfukového plynu prošlého filtrem pro odběr vzorku částic [kg] Hodnota efektivních váhových faktorů se smí lišit od hodnoty váhových faktorů uvedených v dodatku přílohy XVII nejvýše o 0,005 (absolutní hodnota). 2.4.3. Korekce u motorů s regulací emisí s občasnou (periodickou) regenerací U motorů jiných než kategorie RLL vybavených systémem následného zpracování výfukových plynů s občasnou (periodickou) regenerací (viz bod 6.2.2 přílohy VI) se specifické emise plynných a pevných znečišťujících látek vypočtené podle bodu 2.4. a 2.4.2 korigují buď příslušným multiplikačním korekčním faktorem nebo příslušným CS 37 CS
aditivním korekčním faktorem. V případě, že během zkoušky k občasné regeneraci nedošlo, použije se korekční faktor nahoru (k ru,m nebo k ru,a ). V případě, že během zkoušky k občasné regeneraci došlo, použije se korekční faktor dolů (k rd,m nebo k rd,a ). Pokud byly u NRSC s diskrétními režimy určeny korekční faktory pro každý režim, použijí se při výpočtu váženého výsledku emisí tyto korekční faktory na každý režim. 2.4.4. Korekce o faktor zhoršení Specifické emise plynných a pevných znečišťujících látek vypočtené podle bodu 2.4. a 2.4.2, případně včetně korekčního faktoru z důvodu občasné regenerace podle bodu 2.4.3, se korigují také multiplikativním nebo aditivním faktorem zhoršení stanoveným podle požadavků přílohy III. CS 38 CS
2.5. Kalibrace průtoku zředěného výfukového plynu (CVS) a související výpočty Systém CVS se kalibruje přesným průtokoměrem a omezovačem průtoku. Průtok systémem se měří při různých nastaveních omezovače a měří se parametry regulace systému a určuje se jejich vztah k průtoku. Mohou se použít různé typy průtokoměrů, např. kalibrovaná Venturiho trubice, kalibrovaný laminární průtokoměr, kalibrovaný turbinový průtokoměr. 2.5.. Objemové dávkovací čerpadlo (PDP) Všechny parametry čerpadla se měří současně s parametry kalibrační Venturiho trubice, která je zapojena v sérii s čerpadlem. Nakreslí se křivka závislosti vypočteného průtoku (v m 3 /s na vstupu čerpadla při absolutním tlaku a teplotě) na korelační funkci, která je hodnotou specifické kombinace parametrů čerpadla. Pak se určí lineární rovnice vztahu mezi průtokem čerpadla a korelační funkcí. Jestliže má systém CVS pohon s více rychlostmi, provede se kalibrace pro každý použitý rozsah. V průběhu kalibrace se musí udržovat stabilní teplota. Ztráty netěsnostmi ve spojích a v potrubí mezi kalibrační Venturiho trubicí a čerpadlem CVS se musí udržovat pod 0,3 % nejnižší hodnoty průtoku (při největším omezení průtoku a nejnižších otáčkách PDP). Průtok vzduchu (q VCVS ) při každém nastavení omezovače (nejméně 6 nastavení) se vypočte v normálních m 3 /s z údajů průtokoměru s použitím metody předepsané výrobcem. Pak se pomocí rovnice (7-69) průtok vzduchu přepočte na průtok čerpadla (V 0 ) v m 3 /ot při absolutní teplotě a tlaku na vstupu čerpadla: V q n VCVS 0 = T 0.325 273.5 p p (7-69) q VCVS = průtok vzduchu za standardních podmínek (0,325 kpa, 273,5 K) [m 3 /s] T = teplota na vstupu čerpadla [K] p p = absolutní tlak na vstupu do čerpadla [kpa] n = otáčky čerpadla [ot/s] Aby bylo zohledněno vzájemné ovlivňování kolísání tlaku v čerpadle a skluzu čerpadla, vypočte se pomocí rovnice (7-70) korelační funkce (X 0 ) [s/ot] mezi otáčkami čerpadla, rozdílem tlaku mezi vstupem a výstupem čerpadla a absolutním tlakem na výstupu čerpadla: CS 39 CS
X 0 p n p p = (7-70) p p p = rozdíl tlaku mezi vstupem a výstupem čerpadla [kpa] p p = absolutní výstupní tlak na výstupu čerpadla [kpa] n = otáčky čerpadla [ot/s] Lineární úpravou metodou nejmenších čtverců se odvodí tato kalibrační rovnice (7-7): V0 = D0 m X0 (7-7) přičemž D 0 [m 3 /ot] je průsečík a m [m 3 /s] sklon popisující regresní přímku. U systému CVS s více rychlostmi musí být kalibrační křivky sestrojené pro různé rozsahy průtoku čerpadla přibližně rovnoběžné a hodnoty průsečíku (D 0 ) se musí zvětšovat s poklesem rozsahů průtoku čerpadla. Hodnoty vypočtené z rovnice musí být v rozsahu ±0,5 % od změřené hodnoty V 0. Hodnoty m budou u různých čerpadel různé. Úsady pevných částic způsobí v průběhu času zmenšování skluzu čerpadla, což se projeví v nižších hodnotách m. Proto se kalibrace musí provádět při uvedení čerpadla do provozu, po větší údržbě, a pokud je při celkové verifikaci systému zjištěna změna skluzu. 2.5.2. Venturiho trubice s kritickým prouděním. (CFV) Kalibrace CFV vychází z rovnice pro kritické proudění Venturiho trubicí. Průtok plynu je funkcí tlaku a teploty na vstupu Venturiho trubice. K určení rozsahu kritického proudění se sestrojí křivka K V jako funkce tlaku na vstupu Venturiho trubice. Při kritickém (škrceném) průtoku má K V relativně konstantní hodnotu. S poklesem tlaku (zvětšujícím se podtlakem) se průtok Venturiho trubicí uvolňuje a K V se zmenšuje, což ukazuje, že CFV pracuje mimo přípustný rozsah. Průtok vzduchu (q VCVS ) při každém nastavení omezovače (nejméně 8 nastavení) se vypočte v normálních m 3 /s z údajů průtokoměru s použitím metody předepsané 4 výrobcem. Kalibrační koeficient K V ( K m s ) /kg se vypočte z kalibračních údajů pro každé nastavení pomocí rovnice (7-72): K V q p VCVS = (7-72) p T CS 40 CS
q VSSV = průtok vzduchu za standardních podmínek (0,325 kpa, 273,5 K) [m 3 /s] T = teplota na vstupu Venturiho trubice [K] p p = absolutní tlak na vstupu Venturiho trubice [kpa] Vypočte se průměrná hodnota K V a směrodatná odchylka. Tato směrodatná odchylka nesmí být větší než ±0,3 % průměrné hodnoty K V. 2.5.3. Venturiho trubice s podzvukovým prouděním (SSV) Kalibrace SSV vychází z rovnice pro podzvukové proudění Venturiho trubicí. Průtok plynu je funkcí vstupního tlaku a teploty, tlakového rozdílu mezi vstupem a hrdlem SSV, jak popisuje rovnice (7-40). Průtok vzduchu (q VCVS ) při každém nastavení omezovače (nejméně 6 nastavení) se vypočte v normálních m 3 /s z údajů průtokoměru s použitím metody předepsané výrobcem. Koeficient výtoku se vypočte z kalibračních údajů pro každé nastavení pomocí rovnice (7-73): C d = q V SSV A0 2.4286.743 d V p p ( r p r p ) 4.4286 60 T in,v rd rp (7-73) A 0 = soubor konstant a převodů jednotek = 3 2 m K 0,0056940 2 min kpa mm q VSSV = průtok vzduchu za standardních podmínek (0,325 kpa, 273,5 K) [m 3 /s] T in,v = teplota na vstupu Venturiho trubice [K] d V = průměr hrdla SSV [mm] r p = poměr hrdla SSV k absolutnímu statickému tlaku na vstupu = p p p [ ] r D = poměr průměru hrdla SSV d V k vnitřnímu průměru vstupní trubky D [ ] CS 4 CS
K určení rozsahu podzvukového proudění se sestrojí křivka C d jako funkce Reynoldsova čísla Re v hrdle SSV. Re v hrdle SSV se vypočte pomocí rovnice (7-74): qv SSV Re = A 60 d µ V (7-74) přičemž.5 b T µ = (7-75) S + T A = soubor konstant a převodů jednotek = 27,4383 Kg min mm m 3 s m q VSSV = průtok vzduchu za standardních podmínek (0,325 kpa, 273,5 K) [m 3 /s] d V = průměr hrdla SSV [mm] μ = absolutní nebo dynamická viskozita plynu b =,458 0 6 (empirická konstanta) S = 0,4 (empirická konstanta) [K] Protože q VSSV je údajem potřebným pro rovnici k výpočtu Re, musí výpočty začít počátečním odhadem hodnoty q VSSV nebo C d kalibrační Venturiho trubice a musí se opakovat tak dlouho, dokud q VSSV nekonverguje. Konvergenční metoda musí mít přesnost nejméně 0, % bodu nebo vyšší. Pro minimálně šestnáct bodů v oblasti podzvukového proudění musí být hodnoty C d vypočtené na základě výsledné rovnice pro přizpůsobení kalibrační křivky v rozmezí ±0,5 % naměřené hodnoty C d pro každý kalibrační bod. CS 42 CS
2.6. Korekce o posun 2.6.. Obecný postup Výpočty v tomto oddíle se provádí k určení toho, zda posun u analyzátoru plynů může zneplatnit výsledky zkušebního intervalu. Pokud posun výsledky zkušebního intervalu nezneplatní, korigují se odezvy analyzátoru plynu ve zkušebním intervalu o posun podle bodu 2.6.2. Odezvy analyzátoru plynu korigované o posun se použijí při všech dalších výpočtech emisí. Přijatelný práh pro posun analyzátoru během zkušebního intervalu je uveden v bodě 8.2.2.2 přílohy VI. Obecný postup zkoušky se řídí ustanoveními dodatku s tím, že za koncentrace x i nebo x se dosadí koncentrace c i nebo c. 2.6.2. Postup výpočtu Korekce o posun se vypočte pomocí rovnice (7-76): c = c + c c idriftcor refzero refspan refzero 2c ( ) ( ) i cprezero + cpostzero ( cprespan + cpostspan ) ( cprezero + cpostzero ) (7-76) c idriftcor = koncentrace korigovaná o posun [ppm] c refzero = referenční koncentrace nulovacího plynu, která je obvykle nula, ledaže by bylo známo, že je jiná [ppm] c refspan = referenční koncentrace plynu pro plný rozsah [ppm] c prespan = odezva analyzátoru plynu na koncentraci plynu pro plný rozsah před zkušebním intervalem [ppm] c postspan = odezva analyzátoru plynu na koncentraci plynu pro plný rozsah po zkušebním intervalu [ppm] c i nebo c = koncentrace zaznamenaná, tj. naměřená, během zkoušky před korekcí o posun [ppm] c prezero = odezva analyzátoru plynu na koncentraci nulovacího plynu před zkušebním intervalem [ppm] c postzero = odezva analyzátoru plynu na koncentraci nulovací plynu po zkušebním intervalu [ppm] CS 43 CS
3. Výpočet emisí molárním přístupem 3.. Dolní indexy abs act air atmos bkgnd C cal CFV cor dil dexh dry exh exp eq fuel i idle in init max meas min mix out part PDP raw ref rev sat Veličina absolutní veličina skutečná veličina vzduch, suchý atmosférický pozadí uhlík kalibrační veličina Venturiho trubice s kritickým prouděním korigovaná veličina ředicí vzduch zředěný výfukový plyn veličina v suchém stavu surový výfukový plyn očekávaná veličina ekvivalentní veličina palivo okamžité měření (např. Hz) jednotlivá veličina ze série stav ve volnoběhu veličina vstupu počáteční veličina, obvykle před zkouškou emisí maximální (vrcholná/špičková) hodnota měřená veličina minimální hodnota molární hmotnost vzduchu veličina výstupu dílčí veličina objemové dávkovací čerpadlo surový výfukový plyn referenční veličina otáčky nasycený stav CS 44 CS